השערה, מודל, תיאוריה וחוק

בשימוש נפוץ, למילים השערה, מודל, תיאוריה וחוק יש פרשנויות שונות ומשמשות לעיתים ללא דיוק, אך במדע יש להם משמעויות מדויקות מאוד.

אולי הצעד הקשה והמסקרן ביותר הוא פיתוח של השערה ספציפית ניתנת לבחינה. השערה שימושית מאפשרת תחזיות על ידי יישום הנמקה דדוקטיבית, לרוב בצורה של ניתוח מתמטי. זוהי הצהרה מוגבלת לגבי הסיבה והתוצאה במצב ספציפי, שניתן לבדוק על ידי ניסויים והתבוננות או על ידי ניתוח סטטיסטי של ההסתברויות מהנתונים הושג. התוצאה של השערת הבדיקה צריכה להיות לא ידועה כרגע, כך שהתוצאות יכולות לספק נתונים שימושיים לגבי תוקף ההשערה.

לעיתים מתפתחת השערה שחייבת לחכות לבחינת ידע או טכנולוגיה חדשים. מושג האטומים הוצע על ידי ה- יוונים עתיקים, שלא היו להם שום אמצעים לבדוק זאת. מאות שנים לאחר מכן, כאשר התפתח מידע רב יותר, ההשערה זכתה לתמיכה ובסופו של דבר התקבלה על ידי הקהילה המדעית, אם כי היה עליה לשנות אותה פעמים רבות במהלך השנה. אטומים אינם ניתנים לחלוקה, כפי שהיוונים הניחו.

א דגם משמש לסיטואציות כאשר ידוע כי להשערה יש מגבלה על תקפותה. ה מודל בוהר של האטוםלדוגמא, מתארים אלקטרונים המעגלים את גרעין האטום באופן הדומה לכוכבי לכת במערכת השמש. מודל זה מועיל בקביעת האנרגיות של מצבי הקוונטים של האלקטרון באטום המימן הפשוט, אך הוא אינו מייצג בשום פנים את טבעו האמיתי של האטום. מדענים (ותלמידי מדעים) משתמשים לרוב בכאלה

א תיאוריה מדעית או חוק מייצג השערה (או קבוצת השערות קשורות) שאושרה באמצעות בדיקות חוזרות ונשנות, כמעט תמיד נערכו לאורך שנים רבות. באופן כללי, תיאוריה היא הסבר לקבוצה של תופעות קשורות, כמו תורת האבולוציה או תאוריית המפץ הגדול.

המילה "חוק" מופעלת לעתים קרובות בהתייחס למשוואה מתמטית ספציפית המתייחסת לאלמנטים השונים בתאוריה. החוק של פסקל מתייחס למשוואה המתארת ​​הבדלי לחץ על בסיס גובה. בתיאוריה הכוללת של הכבידה האוניברסלית שפותחה על ידי סר איזק ניוטון, משוואת המפתח המתארת ​​את המשיכה הכבידה בין שני עצמים נקראת חוק הכובד.

בימינו פיזיקאים כמעט ולא מיישמים את המילה "חוק" על רעיונותיהם. בחלקו, הסיבה לכך היא שרבים מ"חוקי הטבע "הקודמים נמצאו כל כך לא חוקים כמו הנחיות, שעובדים היטב בפרמטרים מסוימים אך לא בתוך אחרים.

ברגע שמוקמת תיאוריה מדעית, קשה מאוד לגרום לקהילה המדעית להיפטר ממנה. בפיזיקה הרעיון של אתר כמדיום להעברת גלי אור נתקל בהתנגדות קשה בשלהי 1800, אך לא התעלמו ממנו עד תחילת המאה העשרים. אלברט איינשטיין הציעו הסברים חלופיים לאופי הגל של האור שלא הסתמך על מדיום להעברה.

פילוסוף המדע תומאס קון פיתח את המונח פרדיגמה מדעית כדי להסביר את מערך התיאוריות שעובד המדע. הוא עשה עבודות רבות בנושא מהפכות מדעיות שמתרחשות כאשר מתהפכת פרדיגמה אחת לטובת מערכת תיאוריות חדשה. עבודתו מציעה שעצם המדע משתנה כאשר הפרדיגמות הללו שונות באופן משמעותי. אופי הפיזיקה לפני היחסות ומכניקת הקוונטים שונה מהותית מזה שאחרי שלהם גילוי, ממש כמו שהביולוגיה שקדמה לתורת האבולוציה של דארווין שונה באופן מהותי מהביולוגיה שהייתה עקב אחריו. עצם החקירה משתנה.

אחת התוצאות של השיטה המדעית היא לנסות לשמור על עקביות בחקירה כאשר מהפכות אלה מתרחשות ולהימנע מניסיונות להפיל פרדיגמות קיימות מטעמים אידיאולוגיים.

עיקרון אחד של הערה ביחס לשיטה המדעית הוא תער של Occam (כתיב לסירוגין את התער של אוקהאם), הנקרא על שם הלוגיקן האנגלי מהמאה ה -14 והליברן הפרנציסקני ויליאם מאוחם. אוקסאם לא יצר את המושג - יצירתו של תומאס אקווינס ואפילו אריסטו התייחסה לאיזו צורה. השם יוחס לראשונה אליו (לידיעתנו) בשנות ה- 1800, מה שמעיד שהוא בוודאי דוגל בפילוסופיה מספיק כדי ששמו נקשר אליו.

התער מצוין לעתים קרובות בלטינית כ:

entia non sunt multiplicanda praeter הכרחי

או, בתורגם לאנגלית:

אין להכפיל ישויות מעבר להכרח

התער של Occam מציין כי ההסבר הפשוט ביותר שמתאים לנתונים הזמינים הוא ההעדפה. בהנחה שלשתי השערות שהוצגו יש כוח ניבוי שווה, זו שעושה את ההנחות המועטות ביותר וישויות היפותטיות מקבלות עדיפות. פנייה זו לפשטות אומצה על ידי מרבית המדע והיא מופעלת בציטוט פופולרי זה מאת אלברט איינשטיין:

הכל צריך להיות פשוט ככל האפשר, אך לא פשוט יותר.

חשוב לציין כי התער של Occam אינו מוכיח כי ההשערה הפשוטה יותר היא, אכן, ההסבר האמיתי לאופן התנהגות הטבע. עקרונות מדעיים צריכים להיות פשוטים ככל האפשר, אך אין זה הוכחה לכך שהטבע עצמו פשוט.

עם זאת, בדרך כלל זה המקרה שכאשר מערכת מורכבת יותר עובדת יש יסוד כלשהו של הראיות לא מתאים להשערה הפשוטה יותר, לכן לעתים קרובות התער של Occam אינו טועה שכן הוא עוסק רק בהשערות של ניבוי שווה לחלוטין כוח. הכוח החיזוי חשוב יותר מהפשטות.

נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.